WO2023195595A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2023195595A1
WO2023195595A1 PCT/KR2022/019811 KR2022019811W WO2023195595A1 WO 2023195595 A1 WO2023195595 A1 WO 2023195595A1 KR 2022019811 W KR2022019811 W KR 2022019811W WO 2023195595 A1 WO2023195595 A1 WO 2023195595A1
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WO
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horizontal
battery module
vertical
partition wall
cell stack
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/019811
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English (en)
French (fr)
Inventor
강예란
김태근
강윤혁
이영빈
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, and more specifically, to a secondary battery battery module including a plurality of cells.
  • Batteries that store electrical energy can generally be divided into primary batteries and secondary batteries.
  • Primary batteries are disposable consumable batteries
  • secondary batteries are rechargeable batteries manufactured using materials in which oxidation and reduction processes between current and materials can be repeated.
  • oxidation and reduction processes between current and materials can be repeated.
  • the battery module As the battery module is used, heat is generated from the internal cells, and there is a possibility that heat and high-temperature gases may spread internally.
  • the battery module may include a separation structure to prevent heat from spreading between cell stacks and to delay the transfer of flame and high-temperature gas.
  • the separation structure of the conventional battery module does not effectively delay flames and high-temperature gases, the fastening method is complicated, and the flame transfer at the cell level is difficult to delay.
  • the present invention was created to solve the above problems.
  • the object of the present invention is to provide stability by delaying the transfer of flame and high-temperature gas between cells or cell stacks due to heat generated internally by a separation structure that is easy to fasten.
  • the goal is to provide a battery module that can improve structural rigidity and prevent structural deformation and collapse due to heat.
  • the battery module according to the present invention includes a cell stack in which a plurality of cells are stacked and a partition wall disposed between the adjacent cell stacks to separate the cell stack from each other, the partition wall extending in the height direction.
  • a horizontal fastening space is formed, a horizontal partition in which an inner groove extending in the height direction is formed on an inner surface forming the horizontal fastening space, and a vertical fastening space disposed perpendicular to the horizontal partition and extending in the height direction is formed, It includes a vertical partition wall including a protrusion in a shape that engages the inner groove on a side in contact with the horizontal partition wall, a part of the vertical partition wall is fitted into the horizontal fastening space, and a part of the horizontal partition wall is inserted into the vertical fastening space. is fitted, and the inner groove and the protrusion may be fastened so that they are interlocked and fixed.
  • the battery module may further include a frame surrounding a lower surface and a side surface of the cell stack so that the cell stack is disposed therein, and the side surface of the horizontal partition wall and the inner surface of the frame may have a shape that is engaged and fastened to each other.
  • the horizontal bulkhead has an outer groove extending in the height direction formed on a side in contact with the frame, and the frame includes a frame protrusion in a shape that engages with the outer groove on an inner surface in contact with the horizontal bulkhead, The outer groove and the frame protrusion may be engaged and fastened to each other.
  • the horizontal partition wall may include a fixing part extending in an upper portion of the vertical partition wall in an extension direction of the vertical partition wall, and the fixing part may be fastened to the vertical partition wall so that the horizontal partition wall and the vertical partition wall are fixed to each other.
  • the fixing part includes a fixed horizontal part extending in an extension direction of the vertical partition and a fixed vertical part extending in the height direction of the vertical partition from both sides of the fixed horizontal part, and a space formed by the fixed horizontal part and the fixed vertical part.
  • the vertical partition may be fitted so as to be fixed.
  • the battery module further includes an end plate disposed on the front and rear surfaces of the cell stack so that the front and rear surfaces of the cell stack are covered, and the end plate is disposed on the cell stack from one side opposite to the cell stack. It includes a pair of central plates extending in a direction facing the sieve and arranged side by side and spaced apart from each other by a thickness of the vertical partition, and a portion of the vertical partition is formed so that the end plate and the vertical partition are fixed to each other. can be sandwiched between
  • the cell stack may include an inner wall disposed between a certain number of cells to separate a certain number of cells from each other.
  • the cell stack further includes a bus bar frame disposed perpendicular to the stacked cells, the bus bar frame extending from one side in a direction toward the cell, and spaced apart from each other by the thickness of the inner wall and arranged side by side. It may include a pair of extension plates, and be arranged so that a portion of the inner wall is sandwiched between the extension plates.
  • the vertical partition may be formed with a vertical connection hole in which a bus bar is disposed so that adjacent cell stacks can be electrically connected to each other.
  • the horizontal partition may be formed with a horizontal connection hole in which a bus bar is disposed so that adjacent cell stacks can be electrically connected to each other.
  • the partition wall may be coupled to the frame by welding a lower surface in contact with the frame.
  • the battery module further includes a ceiling cover disposed on top of the cell stack,
  • the partition wall may be coupled to the ceiling cover by welding an upper surface in contact with the ceiling cover.
  • the battery module according to the present invention includes a cell stack in which a plurality of cells are stacked and a partition wall disposed between the adjacent cell stacks to separate the cell stack from each other, the partition wall extending in the height direction.
  • a horizontal fastening space is formed, a horizontal partition in which an inner groove extending in the height direction is formed on an inner surface forming the horizontal fastening space, and a vertical fastening space disposed perpendicular to the horizontal partition and extending in the height direction is formed, It includes a vertical partition wall including a protrusion in a shape that engages the inner groove on a side in contact with the horizontal partition wall, a part of the vertical partition wall is fitted into the horizontal fastening space, and a part of the horizontal partition wall is inserted into the vertical fastening space. is fitted, and the inner groove and the protrusion may be fastened so that they are interlocked and fixed.
  • the easy-to-fasten separation structure improves stability by delaying the transfer of flames and high-temperature gases between cells or cell stacks due to heat generated internally, and structurally prevents deformation and collapse of the structure due to heat.
  • a battery module that can improve rigidity can be provided.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view schematically showing the arrangement of the partition wall of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view schematically showing a partition wall of a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view schematically showing a horizontal partition wall of a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view schematically showing the vertical partition wall of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view schematically showing the frame of a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 7 is a perspective view schematically showing an end plate of a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 8 is a perspective view schematically showing a battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the present invention provides a battery module as Embodiment 1.
  • Figure 1 is an exploded perspective view schematically showing the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the battery module 10 includes a cell stack 100, a frame 200, an end plate 300, a ceiling cover 400, and a partition wall 500. can do.
  • the cell stack 100 of the battery module 10 may be formed by stacking a plurality of cells 110.
  • the cell 110 may refer to one secondary battery, and here, the cell 110 may be a pouch cell.
  • the cell stack 100 may be formed by stacking a plurality of cells 110 side by side so that they are parallel to each other.
  • the cell stack 100 may generate electrical energy of the battery module 10.
  • a cell stack 100 may be disposed inside the frame 200 of the battery module 10. At this time, the frame 200 may be arranged to surround the lower surface and side surfaces of the cell stack 100.
  • the frame 200 according to Embodiment 1 of the present invention may have a U-shape when viewed from the front.
  • a plurality of cell stacks 100 may be placed inside the frame 200.
  • Four cell stacks 100 may be placed inside the frame 200 according to the first embodiment of the present invention.
  • the cell stack 100 may be arranged inside the frame 200 in two rows, two in a row.
  • the cell stack 100 can be placed inside the battery module 10 while maintaining its shape, and the frame 200 can protect the cell stack 100 from the outside.
  • the end plate 300 of the battery module 10 closes the opening of the frame 200 in which the cell stack 100 is disposed and may be disposed on the front and rear sides of the cell stack 100.
  • the end plate 300 may have a substantially rectangular plate shape, and is disposed on the front and rear sides of the cell stack 100, respectively, so that it may be formed as a pair.
  • the cell stack 100 can be protected from the outside by the end plate 300.
  • a space may be formed in the end plate 300 where additional components for electrically connecting the cell stack 100 and the outside can be placed.
  • the ceiling cover 400 of the battery module 10 may be placed on top of the cell stack 100.
  • the ceiling cover 400 may have a substantially rectangular plate shape, and may be formed so that the surface facing the cell stack 100 has an area approximately equal to the lower surface of the frame 200.
  • the cell stack 100 can be protected from the outside by the ceiling cover 400.
  • Figure 2 is a perspective view schematically showing the arrangement of the partition wall 500 of the battery module 10 according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the battery module 10 according to the first embodiment of the present invention. This is a perspective view schematically showing the partition wall 500.
  • the battery module 10 according to Example 1 of the present invention may include a partition wall 500.
  • the partition wall 500 may be disposed between adjacent cell stacks 100 to separate the cell stacks 100 from each other.
  • the partition wall 500 separates the cell stack 100 from each other, thereby preventing heat and high-temperature gas generated from the cell stack 100 according to the use of the battery module 10 from spreading to other adjacent cell stacks 100. can delay it.
  • the partition wall 500 of the battery module 10 according to Example 1 of the present invention includes a horizontal partition wall 510 and a vertical partition wall 520. can do.
  • the horizontal partition wall 510 and the vertical partition wall 520 may each have a substantially rectangular plate shape. Additionally, the horizontal partition wall 510 may be arranged parallel to the end plate 300, and the vertical partition wall 520 may be arranged perpendicular to the horizontal partition wall 510. Accordingly, the four cell stacks 100 of the battery module 10 according to Example 1 may be respectively arranged in four zones divided by the horizontal partition 510 and the vertical partition 520.
  • Figure 4 is a perspective view schematically showing the horizontal partition wall 510 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the horizontal partition 510 of the partition 500 according to Embodiment 1 of the present invention is formed with a horizontal fastening space 511 and an inner groove 512. You can.
  • the horizontal fastening space 511 of the horizontal partition 510 may be arranged parallel to the end plate 300 and extend in the height direction, and the inner groove 512 of the horizontal partition 510 may be formed horizontally. It may be formed to extend in the height direction on the inner surface forming the fastening space 511.
  • the horizontal fastening space 511 of the horizontal partition 510 may be formed to extend a certain length from the bottom to the top, and the width of the horizontal fastening space 511 is the width of the vertical partition 520. It may be the same as . Accordingly, a portion of the vertical partition wall 520 is inserted into the horizontal fastening space 511, and the horizontal partition wall 510 and the vertical partition wall 520 may be fastened to each other.
  • the inner groove 512 of the horizontal partition 510 may be formed on the inner surface of the horizontal partition 510 forming the horizontal fastening space 511, and the inner groove 512 of the horizontal partition 510 may be formed on the inner surface of the horizontal partition 510.
  • the surface may be formed to be curved.
  • the horizontal partition wall 510 can be efficiently fastened to the vertical partition wall 520 by the horizontal fastening space 511 and the inner groove 512 of the horizontal partition wall 510.
  • the fastening method will be explained later.
  • the horizontal partition 510 may be formed with an outer groove 513.
  • the outer groove 513 of the horizontal partition 510 may be formed to extend in the height direction on the side in contact with the frame 200, and the outer surface of the horizontal partition 510 may be curved by the outer groove 513. can be formed.
  • the outer surface of the horizontal partition 510 and the frame 200 may be fastened while the outer groove 513 engages with the frame protrusion 210, which will be described later.
  • the horizontal partition 510 may include a fixing part 514.
  • the fixing part 514 may be formed on the upper part of the horizontal partition wall 510 and extends in the direction in which the vertical partition wall 520 extends. Specifically, the fixing part 514 may include a fixed horizontal part 514-1 and a fixed vertical part 514-2.
  • the fixed horizontal portion 514-1 may be formed to extend from the top of the horizontal partition 510 in the direction in which the vertical partition 520 extends.
  • the upper part of the horizontal partition 510 connected to the fixed horizontal part 514-1 may mean a position corresponding to a portion where the horizontal partition 510 and the vertical partition 520 intersect each other.
  • the fixed vertical portion 514-2 may be formed to extend from both sides of the fixed horizontal portion 514-1 in the height direction of the vertical partition 520. Specifically, the fixed vertical portion 514-2 may have a shape extending downward from both ends of the fixed horizontal portion 514-1.
  • the fixed horizontal portion 514-1 and the fixed vertical portion 514-2 of the fixed portion 514 both have a plate shape, and the plate-shaped fixed horizontal portion 514-1 and the fixed vertical portion 514- 2) Space can be formed.
  • the vertical partition wall 520 may be inserted into this space so that the horizontal partition wall 510 and the vertical partition wall 520 are fixed to each other. Additionally, the width of this space may be the same as the width of the vertical partition 520.
  • a horizontal connection hole 515 may be formed in the horizontal partition 510 according to the first embodiment of the present invention.
  • a bus bar, etc. may be disposed in the horizontal connection hole 515 so that adjacent cell stacks 100 can be electrically connected to each other.
  • the horizontal connection hole 515 may be formed to connect from one side of the horizontal partition 510 to the other side on the opposite side.
  • the shape of the horizontal connection hole 515 may vary depending on the shape of the bus bar etc. to be placed.
  • a bus bar, etc. may be disposed in the horizontal connection hole 515, and when the bus bar is disposed, the cell stacks 100 separated with the horizontal partition wall 510 therebetween may be electrically connected to each other.
  • Figure 5 is a perspective view schematically showing the vertical partition wall 520 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the vertical partition wall 520 of the partition wall 500 according to Embodiment 1 of the present invention may be formed with a vertical fastening space 521 and a protrusion 522. there is.
  • the vertical fastening space 521 of the vertical partition 520 may be arranged perpendicular to the horizontal partition 510 and extend in the height direction, and the protrusion 522 of the vertical partition 520 may be formed as a horizontal partition 510.
  • the side in contact with 510 may have a shape that engages the inner groove 512 of the horizontal partition 510.
  • the vertical fastening space 521 of the vertical partition 520 may be formed by extending a certain length from the top of the vertical partition 520 toward the bottom, and the width of the vertical fastening space 521 is horizontal. It may be the same as the width of the partition wall 510. Accordingly, a portion of the horizontal partition wall 510 is inserted into the vertical fastening space 521, and the horizontal partition wall 510 and the vertical partition wall 520 may be fastened to each other. That is, a portion of the horizontal partition wall 510 is inserted into the vertical fastening space 521, and the horizontal partition wall 510 and the vertical partition wall 520 may be fixed to each other.
  • the protrusion 522 of the vertical partition 520 may be formed on the side that contacts the horizontal partition 510 when the horizontal partition 510 and the vertical partition 520 are fastened, and the inner groove of the horizontal partition 510 It can be formed in a form that is interlocked with (512).
  • the side surface of the vertical partition 520 may be formed to be curved by the protrusion 522.
  • the inner surface of the horizontal partition 510 and the side surface of the vertical partition 520 can be fastened by fitting the inner groove 512 and the protrusion 522 into engagement with each other. That is, the horizontal partition 510 and the vertical partition 520 can be fixed to each other as the protrusion 522 is inserted into the inner groove 512.
  • the horizontal partition 510 and the vertical partition 520 can be easily fastened and stably separate the cell stack 100 from each other.
  • a vertical connection hole 523 may be formed in the vertical partition 520 according to the first embodiment of the present invention.
  • a bus bar, etc. may be placed in the vertical connection hole 523 so that adjacent cell stacks 100 can be electrically connected to each other.
  • the vertical connection hole 523 may be formed to connect from one side of the vertical partition 520 to the other side on the opposite side.
  • the shape of the vertical connection hole 523 may vary depending on the shape of the bus bar etc. to be placed.
  • a bus bar, etc. may be disposed in the vertical connection hole 523, and when the bus bar is disposed, the cell stack 100 separated with the vertical partition 520 therebetween may be electrically connected to each other.
  • Figure 6 is a perspective view schematically showing the frame 200 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the frame 200 may include a frame protrusion 210 on a portion of the inner surface.
  • the frame protrusion 210 may be formed on the inner surface of the frame 200 in contact with the horizontal partition 510 and engage the outer groove 513 of the horizontal partition 510. Accordingly, the inner surface of the frame 200 in contact with the horizontal partition 510 by the frame protrusion 210 may be formed to be curved.
  • the side of the horizontal partition 510 and the inner surface of the frame 200 can be fastened with the outer groove 513 and the frame protrusion 210 engaging with each other. In this way, the horizontal partition 510 and the frame 200 can be efficiently fastened.
  • Figure 7 is a perspective view schematically showing the end plate 300 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the end plate 300 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention may include a center plate 310. .
  • the center plate 310 may have a substantially rectangular plate shape and may be formed as a pair.
  • the center plate 310 of the end plate 300 extends from one side of the end plate 130 opposite the cell stack 100 in a direction toward the cell stack 100, and forms a portion of the vertical partition 520.
  • a pair can be placed side by side, spaced apart from each other by the thickness.
  • a space may be formed between the center plates 310 arranged side by side and spaced apart from each other, and a portion of the vertical partition wall 520 is arranged to be sandwiched between the center plates 310, so that the vertical partition wall 520 has an end. It may be fastened to the plate 300. That is, as the vertical partition 520 is sandwiched between the center plates 310, the end plate 300 and the vertical partition 520 can be fixed to each other.
  • the vertical partition 520 can be efficiently fastened to the end plate 300 by the center plate 310.
  • the partition 500 of the battery module 10 according to Embodiment 1 of the present invention can be coupled to the frame 200 by welding the lower surface in contact with the frame 200, and the upper surface in contact with the ceiling cover 400 It can be welded and combined with the ceiling cover 400.
  • partition wall 500 of the battery module 10 is joined to the frame 200 and the ceiling cover 400 by welding the surfaces in contact with each other, structural rigidity and stability can be improved.
  • the battery module 10 according to Example 1 of the present invention improves stability by delaying the transfer of flame and high-temperature gas between the cell stacks 100 due to heat generated inside the partition wall 500, which is easy to fasten.
  • structural rigidity can be improved to prevent deformation and collapse of the structure due to heat.
  • the present invention provides another type of battery module 20 as Embodiment 2.
  • Figure 8 is a perspective view schematically showing the battery module 20 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the cell stack of the battery module 20 according to the second embodiment of the present invention may include an inner wall 120.
  • the battery module 20 according to Example 2 may include one cell stack.
  • one cell stack disposed inside the frame 200 may include an inner wall 120 disposed between a certain number of cells 110 to separate a certain number of cells 110 from each other.
  • the cell stack of the battery module 20 may have a shape in which a certain number of cells 110 and the inner wall 120 are arranged side by side while being sequentially repeated.
  • the cell stack of the battery module 20 according to Example 2 of the present invention reduces the impact of damage and flame occurring in a certain number of cells 110, including the inner wall 120, on other adjacent cells 110. It can be done and the transfer of heat can be delayed.
  • a certain number of cells 110 disposed between the inner walls 120 may be one. At this time, since each cell 110 is separated by the inner wall 120, the inner wall 120 can delay the transfer of heat between each cell 110.
  • the cell stack of the battery module 20 according to the second embodiment of the present invention may further include a bus bar frame 130.
  • the bus bar frame 130 may be arranged perpendicular to the cells 110 stacked on both sides to form the front and back sides of the cell stack. That is, the bus bar frame 130 may be arranged parallel to the end plate 300.
  • Each cell 110 may be electrically connected by the bus bar frame 130.
  • the bus bar frame 130 may include an extension plate.
  • the extension plate may have a substantially rectangular plate shape and may be formed as a pair. Additionally, the extension plates of the bus bar frame 130 extend from one side of the bus bar frame 130 in a direction toward the cell stack, and a pair of extension plates may be arranged side by side, spaced apart from each other by the thickness of the inner wall 120.
  • a space may be formed between the extension plates arranged side by side and spaced apart from each other, and a portion of the inner wall 120 is disposed to be inserted between the extension plates so that the inner wall 120 is fastened to the bus bar frame 130. You can. Therefore, as the number of inner walls 120 increases, the number of extension plates may also increase.
  • the inner wall 120 can be stably and efficiently fastened to the bus bar frame 130 by the extension plate.
  • the battery module may include a plurality of cell stacks including the inner wall 120.
  • the battery module 20 according to the second embodiment of the present invention can prevent heat diffusion between the cell stacks by delaying the transfer of heat between the cells 110 forming the cell stack.

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Abstract

본 발명은, 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.

Description

배터리 모듈
관련 출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 04월 04일자 한국특허출원 제10-2022-0041883호 및 2022년 11월 15일자 한국특허출원 제10-2022-0153101호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 복수의 셀을 포함하는 이차 전지 배터리 모듈에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차 전지 또는 배터리 모듈을 집합시킨 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있고, 이에 따라 배터리 모듈의 수요 역시 증가하고 있다.
배터리 모듈의 사용이 사용되면서 내부의 셀에서 열이 발생하게 되고 이에 따라 열과 고온의 가스가 내부에서 확산될 가능성이 존재한다. 이 때, 셀 적층체 사이에 열이 확산되는 것을 방지하고, 화염 및 고온 가스의 전이를 지연하기 위해 배터리 모듈은 분리 구조를 포함할 수 있다.
종래 배터리 모듈의 분리 구조는 화염 및 고온 가스를 효율적으로 지연시키지 못하고, 체결 방식이 복잡하며, 셀 단위의 화염 전이는 지연이 어려운 문제가 발생하였다.
이러한 문제의 해결을 위하여 다른 형태의 분리 구조를 포함하는 배터리 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.
배터리 모듈은, 내부에 상기 셀 적층체가 배치되도록 상기 셀 적층체의 하면과 측면을 감싸는 프레임을 더 포함하고, 상기 가로 격벽의 측면과 상기 프레임의 내면은 서로 맞물리며 체결되는 형상을 가질 수 있다.
상기 가로 격벽은, 상기 프레임과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되는 외측 홈이 형성되고, 상기 프레임은, 상기 가로 격벽과 접촉하는 내면에 상기 외측 홈과 맞물리는 형태의 프레임 돌출부를 포함하고, 상기 외측 홈과 상기 프레임 돌출부가 서로 맞물리며 체결될 수 있다.
상기 가로 격벽은, 상부에 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장된 고정부를 포함하고, 상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 고정부가 상기 세로 격벽에 체결될 수 있다.
상기 고정부는, 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장되는 고정 수평부 및 상기 고정 수평부의 양측으로부터 상기 세로 격벽의 높이 방향으로 연장되는 고정 수직부를 포함하고, 상기 고정 수평부 및 고정 수직부에 의해 형성된 공간에 상기 세로 격벽이 고정되도록 끼워질 수 있다.
배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 전면 및 후면이 커버되도록 상기 셀 적층체의 전면 및 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 적층체와 대향하는 일면으로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 상기 세로 격벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 중앙판을 포함하고, 상기 엔드 플레이트와 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 세로 격벽의 일부가 상기 중앙판 사이에 끼워질 수 있다.
상기 셀 적층체는, 일정 개수의 상기 셀 사이에 배치되어 일정 개수의 상기 셀들을 각각 분리시키는 내벽을 포함할 수 있다.
상기 셀 적층체는, 적층된 상기 셀과 수직하게 배치되는 버스바 프레임을 더 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 일면으로부터 상기 셀을 향하는 방향으로 연장되고, 상기 내벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 연장판을 포함하고, 상기 내벽의 일부가 상기 연장판 사이에 끼워지도록 배치될 수 있다.
상기 세로 격벽은, 인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 세로 연결공이 형성될 수 있다.
상기 가로 격벽은, 인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 가로 연결공이 형성될 수 있다.
상기 격벽은, 상기 프레임과 접촉하는 하면이 용접되어 상기 프레임과 결합될 수 있다.
배터리 모듈은, 상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 천장 커버를 더 포함하고,
상기 격벽은, 상기 천장 커버과 접촉하는 상면이 용접되어 상기 천장 커버와 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 셀이 적층된 셀 적층체 및 상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고, 상기 격벽은, 높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽 및 상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고, 상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며, 서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결될 수 있다.
그에 따라, 체결이 용이한 형태의 분리 구조가 내부에서 발생한 열에 의해 셀 또는 셀 적층체 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 격벽이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 가로 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 세로 격벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 프레임을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈의 엔드 플레이트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
본 발명은 배터리 모듈을 실시예 1로 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 셀 적층체(100), 프레임(200), 엔드 플레이트(300), 천장 커버(400) 및 격벽(500)을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 셀 적층체(100)는 복수의 셀(110)이 적층되어 형성될 수 있다. 셀(110)은 한 개의 이차 전지를 의미할 수 있고, 여기서 셀(110)은 파우치 셀이 될 수 있다. 구체적으로, 셀 적층체(100)는 복수의 셀(110)이 서로 평행하도록 나란하게 적층되어 형성될 수 있다.
셀 적층체(100)가 배터리 모듈(10)의 전기적 에너지를 발생시킬 수 있다.
배터리 모듈(10)의 프레임(200)의 내부에는 셀 적층체(100)가 배치될 수 있다. 이 때, 프레임(200)은 셀 적층체(100)의 하면과 측면을 감싸도록 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예 1에 따른 프레임(200)은 정면에서 바라볼 때 U자 형태를 가질 수 있다.
프레임(200)의 내부에는 복수의 셀 적층체(100)가 배치될 수 있는데 본 발명의 실시예 1에 따른 프레임(200)의 내부에는 네 개의 셀 적층체(100)가 배치될 수 있다. 이 때, 셀 적층체(100)는 두 개씩 나란하게 두 줄로 프레임(200)의 내부에 배치될 수 있다.
프레임(200)에 의해 셀 적층체(100)는 형태를 유지하면서 배터리 모듈(10)의 내부에 배치될 수 있고, 프레임(200)은 셀 적층체(100)를 외부로부터 보호할 수 있다.
배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)는 내부에 셀 적층체(100)가 배치된 프레임(200)의 개구를 막으며 셀 적층체(100)의 전면 및 후면에 배치될 수 있다.
엔드 플레이트(300)는 대략 직육면체의 판 형상을 가질 수 있고, 셀 적층체(100)의 전면 및 후면에 각각 배치되므로, 한 쌍으로 형성될 수 있다.
엔드 플레이트(300)에 의해 셀 적층체(100)는 외부로부터 보호될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 자세히 나타나지 않지만 엔드 플레이트(300)에는 셀 적층체(100)와 외부를 전기적으로 연결하기 위한 추가적인 구성이 배치될 수 있는 공간 등이 형성될 수도 있다.
배터리 모듈(10)의 천장 커버(400)는 셀 적층체(100)의 상부에 배치될 수 있다.
천장 커버(400)는 대략 직육면체의 판 형상을 가질 수 있고, 셀 적층체(100)와 마주보는 면이 대략 프레임(200)의 하면과 동일한 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
천장 커버(400)에 의해 셀 적층체(100)는 외부로부터 보호될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
셀 적층체(100)를 서로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 격벽(500)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 격벽(500)은 인접한 셀 적층체(100) 사이에 배치되어 셀 적층체(100)를 서로 분리시킬 수 있다. 격벽(500)이 셀 적층체(100)를 서로 분리시킴으로써, 배터리 모듈(10)의 사용에 따라 셀 적층체(100)에서 발생되는 열 및 고온 가스가 인접한 다른 셀 적층체(100)로 확산되는 것을 지연시킬 수 있다.
셀 적층체(100)를 서로 효율적으로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)은 각각 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있다. 또한, 가로 격벽(510)은 엔드 플레이트(300)와 평행하게 배치될 수 있고, 세로 격벽(520)은 가로 격벽(510)과 수직하게 배치될 수 있다. 따라서, 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 네 개의 셀 적층체(100)는 가로 격벽(510) 및 세로 격벽(520)에 의해 나누어지는 네 개의 구역에 각각 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 가로 격벽(510)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
세로 격벽(520)과의 효율적인 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 격벽(500)의 가로 격벽(510)은 가로 체결 공간(511) 및 내측 홈(512)이 형성될 수 있다.
구체적으로는, 가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511)은 엔드 플레이트(300)와 나란하게 배치되며 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)은 가로 체결 공간(511)을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511)은 하부에서부터 상부를 향해 일정 길이만큼 연장되어 형성될 수 있고, 가로 체결 공간(511)의 폭은 세로 격벽(520)의 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 가로 체결 공간(511)에 세로 격벽(520)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)의 내측 홈(512)은 가로 체결 공간(511)을 형성하는 가로 격벽(510)의 내측면에 형성될 수 있고, 내측 홈(512)에 의해 가로 격벽(510)의 내측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 가로 체결 공간(511) 및 내측 홈(512)에 의해 가로 격벽(510)이 세로 격벽(520)과 효율적으로 체결될 수 있다. 체결 방식은 이후에 다시 설명한다.
가로 격벽(510)과 프레임(200)의 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)은 외측 홈(513)이 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 외측 홈(513)은 프레임(200)과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 외측 홈(513)에 의해 가로 격벽(510)의 외측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
가로 격벽(510)의 외측면과 프레임(200)은, 외측 홈(513)이 이후에 설명할 프레임 돌출부(210)와 맞물리면서 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)의 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)은 고정부(514)를 포함할 수 있다.
고정부(514)는 가로 격벽(510)의 상부에 세로 격벽(520)의 연장 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 구체적으로는, 고정부(514)는 고정 수평부(514-1) 및 고정 수직부(514-2)를 포함할 수 있다.
고정 수평부(514-1)는 가로 격벽(510)의 상부로부터 세로 격벽(520)의 연장 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 고정 수평부(514-1)와 연결되는 가로 격벽(510)의 상부는, 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 교차하는 부분과 대응되는 위치를 의미할 수 있다.
고정 수직부(514-2)는 고정 수평부(514-1)의 양측으로부터 세로 격벽(520)의 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 구체적으로는, 고정 수직부(514-2)는 고정 수평부(514-1)의 양단으로부터 하부를 향해 연장된 형상을 가질 수 있다.
한편, 고정부(514)의 고정 수평부(514-1) 및 고정 수직부(514-2)는 모두 판 형상을 가지고, 판 형상의 고정 수평부(514-1)와 고정 수직부(514-2)에 의해 공간이 형성될 수 있다. 이 때, 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정되도록 이 공간에 세로 격벽(520)이 끼워질 수 있다. 또한, 이 공간의 폭은 세로 격벽(520)의 폭과 동일할 수 있다.
따라서, 고정 수평부(514-1)와 고정 수직부(514-2)에 의해 형성되는 공간에 세로 격벽(520)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다.
가로 격벽(510)의 고정부(514)에 의해 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 체결될 때, 구조적 강성과 안정성이 향상될 수 있다.
셀 적층체(100) 사이의 전기적 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 가로 격벽(510)에는 가로 연결공(515)이 형성될 수 있다.
가로 연결공(515)에는 인접한 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바 등이 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 가로 연결공(515)은 가로 격벽(510)의 일면으로부터 반대쪽의 타면까지 연결되도록 형성될 수 있다. 가로 연결공(515)의 형태는 배치되는 버스바 등의 형태에 따라 달라질 수 있다.
가로 연결공(515)에는 버스바 등이 배치될 수 있고, 버스바가 배치되면 가로 격벽(510)을 사이에 두고 분리된 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 세로 격벽(520)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
가로 격벽(510)과의 효율적인 체결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 격벽(500)의 세로 격벽(520)은 세로 체결 공간(521) 및 돌출부(522)가 형성될 수 있다.
구체적으로는, 세로 격벽(520)의 세로 체결 공간(521)은 가로 격벽(510)과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장되어 형성될 수 있고, 세로 격벽(520)의 돌출부(522)는 가로 격벽(510)과 접촉하는 측면에 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)과 맞물리는 형태를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 세로 격벽(520)의 세로 체결 공간(521)은 세로 격벽(520)의 상부에서부터 하부를 향해 일정 길이만큼 연장되어 형성될 수 있고, 세로 체결 공간(521)의 폭은 가로 격벽(510)의 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 세로 체결 공간(521)에 가로 격벽(510)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 체결될 수 있다. 즉, 세로 체결 공간(521)에 가로 격벽(510)의 일부가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다.
세로 격벽(520)의 돌출부(522)는 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 체결될 때, 가로 격벽(510)과 접촉하는 측면에 형성될 수 있고, 가로 격벽(510)의 내측 홈(512)과 서로 맞물리는 형태로 형성될 수 있다. 돌출부(522)에 의해 세로 격벽(520)의 측면 표면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
따라서, 가로 격벽(510)의 내측면과 세로 격벽(520)의 측면은 내측 홈(512)과 돌출부(522)가 서로 맞물리도록 끼워지면서 체결될 수 있다. 즉, 내측 홈(512)에 돌출부(522)가 끼워지면서 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다. 이러한 체결 방식에 의해 가로 격벽(510)과 세로 격벽(520)은 체결이 용이하면서도 안정적으로 셀 적층체(100)를 서로 분리시킬 수 있다.
셀 적층체(100) 사이의 전기적 연결을 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 세로 격벽(520)에는 세로 연결공(523)이 형성될 수 있다.
세로 연결공(523)은 인접한 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바 등이 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 세로 연결공(523)은 세로 격벽(520)의 일면으로부터 반대쪽의 타면까지 연결되도록 형성될 수 있다. 세로 연결공(523)의 형태는 배치되는 버스바 등의 형태에 따라 달라질 수 있다.
세로 연결공(523)에 버스바 등이 배치될 수 있고, 버스바가 배치되면 세로 격벽(520)을 사이에 두고 분리된 셀 적층체(100)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 프레임(200)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 프레임(200)은 내면의 일부에 프레임 돌출부(210)를 포함할 수 있다.
프레임 돌출부(210)는 가로 격벽(510)과 접촉하는 프레임(200)의 내면에 형성되어 가로 격벽(510)의 외측 홈(513)과 맞물리는 형태를 가질 수 있다. 따라서 프레임 돌출부(210)에 의해 가로 격벽(510)과 접촉하는 프레임(200)의 내면은 굴곡지게 형성될 수 있다.
프레임 돌출부(210)에 의해 가로 격벽(510)의 측면과 프레임(200)의 내면은 외측 홈(513)과 프레임 돌출부(210)가 서로 맞물리며 체결될 수 있다. 이러한 방식에 의해 가로 격벽(510)과 프레임(200)은 효율적으로 체결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
엔드 플레이트(300)에 세로 격벽(520)이 체결되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 엔드 플레이트(300)는 중앙판(310)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 중앙판(310)은 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있고, 한 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(300)의 중앙판(310)은 셀 적층체(100)와 대향하는 엔드 프레이트(130)의 일면으로부터 셀 적층체(100)를 향하는 방향으로 연장되고, 세로 격벽(520)의 두께만큼 한 쌍이 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
이 때, 서로 이격되어 나란하게 배치된 중앙판(310) 사이에 공간이 형성될 수 있고, 세로 격벽(520)의 일부가 중앙판(310) 사이에 끼워지도록 배치되면서 세로 격벽(520)이 엔드 플레이트(300)에 체결될 수 있다. 즉, 세로 격벽(520)이 중앙판(310) 사이에 끼워지면서 엔드 플레이트(300)와 세로 격벽(520)이 서로 고정될 수 있다.
중앙판(310)에 의해 세로 격벽(520)은 엔드 플레이트(300)에 효율적으로 체결될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 프레임(200)과 접촉하는 하면이 용접되어 프레임(200)과 결합될 수 있고, 천장 커버(400)와 접촉하는 상면이 용접되어 천장 커버(400)와 결합될 수 있다.
배터리 모듈(10)의 격벽(500)은 프레임(200) 및 천장 커버(400)와 서로 접촉하는 면이 용접에 의해 결합되므로, 구조적 강성 및 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)은 체결이 용이한 형태의 격벽(500)이 내부에서 발생한 열에 의해 셀 적층체(100) 간의 화염 및 고온 가스가 전이되는 것을 지연하여 안정성을 향상시키고, 열에 의한 구조의 변형 및 붕괴가 발생하지 않도록 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
본 발명은 다른 형태의 배터리 모듈(20)을 실시예 2로 제공한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예 1에 따른 배터리 모듈(10)의 구성과 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
셀(110)들을 서로 분리시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 내벽(120)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)은 하나의 셀 적층체를 포함할 수 있다. 여기서 프레임(200) 내부에 배치되는 하나의 셀 적층체는 일정 개수의 셀(110) 사이에 배치되는 내벽(120)을 포함하여 일정 개수의 셀(110)들을 서로 분리시킬 수 있다.
따라서, 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 일정 개수의 셀(110)과 내벽(120)이 차례대로 반복되면서 나란하게 배치되는 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 내벽(120)을 포함하여 일정 개수의 셀(110)에서 발생한 손상 및 화염이 인접한 다른 셀(110)들에게 미치는 영향을 감소시킬 수 있고, 열이 전이되는 것을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에는 나타내지 않았지만 내벽(120) 사이에 배치되는 일정 개수의 셀(110)은 하나가 될 수도 있다. 이 때, 각각의 셀(110)이 내벽(120)에 의해 분리되므로, 내벽(120)은 각각의 셀(110) 사이에 열이 전이되는 것을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)의 셀 적층체는 버스바 프레임(130)을 더 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 버스바 프레임(130)은 셀 적층체의 전면 및 후면을 형성하도록 양쪽에 각각 적층된 셀(110)과 수직하게 배치될 수 있다. 즉, 버스바 프레임(130)은 엔드 플레이트(300)와 나란하게 배치될 수 있다.
버스바 프레임(130)에 의해 각각의 셀(110)들이 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바 프레임(130)에 내벽(120)이 체결되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 2에 따른 버스바 프레임(130)은 연장판을 포함할 수 있다.
연장판은 대략 직육면체 판 형상을 가질 수 있고, 한 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 버스바 프레임(130)의 연장판은 버스바 프레임(130)의 일면으로부터 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 내벽(120)의 두께만큼 한 쌍이 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
이 때, 서로 이격되어 나란하게 배치된 연장판 사이에 공간이 형성될 수 있고, 내벽(120)의 일부가 연장판 사이에 끼워지도록 배치되면서 내벽(120)이 버스바 프레임(130)에 체결될 수 있다. 따라서, 내벽(120)의 개수가 증가함에 따라 연장판의 개수도 증가할 수 있다.
연장판에 의해 내벽(120)은 버스바 프레임(130)에 안정적이고 효율적으로 체결될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에는 나타내지 않았지만 배터리 모듈은 내벽(120)을 포함하는 셀 적층체를 복수개 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 배터리 모듈(20)은 셀 적층체를 이루는 셀(110) 사이에 열이 전이되는 것을 지연하여 셀 적층체 사이의 열 확산을 사전에 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
10, 20: 배터리 모듈
100: 셀 적층체
110: 셀
120: 내벽
130: 버스바 프레임
200: 프레임
210: 프레임 돌출부
300: 엔드 플레이트
310: 중앙판
400: 천장 커버
500: 격벽
510: 가로 격벽
511: 가로 체결 공간
512: 내측 홈
513: 외측 홈
514: 고정부
514-1: 고정 수평부
514-2: 고정 수직부
515: 가로 연결공
520: 세로 격벽
521: 세로 체결 공간
522: 돌출부
523: 세로 연결공

Claims (12)

  1. 복수의 셀이 적층된 셀 적층체; 및
    상기 셀 적층체를 서로 분리시키도록 인접한 상기 셀 적층체 사이에 배치되는 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은,
    높이 방향으로 연장된 가로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 체결 공간을 형성하는 내측면에 높이 방향으로 연장된 내측 홈이 형성되는 가로 격벽; 및
    상기 가로 격벽과 수직하게 배치되며 높이 방향으로 연장된 세로 체결 공간이 형성되고, 상기 가로 격벽과 접촉하는 측면에 상기 내측 홈과 맞물리는 형태의 돌출부를 포함하는 세로 격벽을 포함하고,
    상기 가로 체결 공간에 상기 세로 격벽의 일부가 끼워지고, 상기 세로 체결 공간에 상기 가로 격벽의 일부가 끼워지며,
    서로 맞물려 고정되도록 상기 내측 홈과 상기 돌출부가 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    내부에 상기 셀 적층체가 배치되도록 상기 셀 적층체의 하면과 측면을 감싸는 프레임을 더 포함하고,
    상기 가로 격벽의 측면과 상기 프레임의 내면은 서로 맞물리며 체결되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    상기 프레임과 접촉하는 측면에 높이 방향으로 연장되는 외측 홈이 형성되고,
    상기 프레임은,
    상기 가로 격벽과 접촉하는 내면에 상기 외측 홈과 맞물리는 형태의 프레임 돌출부를 포함하고,
    상기 외측 홈과 상기 프레임 돌출부가 서로 맞물리며 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    상부에 상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장된 고정부를 포함하고,
    상기 가로 격벽과 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 고정부가 상기 세로 격벽에 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 세로 격벽의 연장 방향으로 연장되는 고정 수평부; 및
    상기 고정 수평부의 양측으로부터 상기 세로 격벽의 높이 방향으로 연장되는 고정 수직부를 포함하고,
    상기 고정 수평부 및 고정 수직부에 의해 형성된 공간에 상기 세로 격벽이 고정되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체의 전면 및 후면이 커버되도록 상기 셀 적층체의 전면 및 후면에 배치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 셀 적층체와 대향하는 일면으로부터 상기 셀 적층체를 향하는 방향으로 연장되고, 상기 세로 격벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 중앙판을 포함하고,
    상기 엔드 플레이트와 상기 세로 격벽이 서로 고정되도록 상기 세로 격벽의 일부가 상기 중앙판 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체는,
    일정 개수의 상기 셀 사이에 배치되어 일정 개수의 상기 셀들을 각각 분리시키는 내벽을 포함하는 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 셀 적층체는,
    적층된 상기 셀과 수직하게 배치되는 버스바 프레임을 더 포함하고,
    상기 버스바 프레임은,
    일면으로부터 상기 셀을 향하는 방향으로 연장되고, 상기 내벽의 두께만큼 서로 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 연장판을 포함하고,
    상기 내벽의 일부가 상기 연장판 사이에 끼워지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 세로 격벽은,
    인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 세로 연결공이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가로 격벽은,
    인접한 상기 셀 적층체가 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 버스바가 배치되는 가로 연결공이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 격벽은,
    상기 프레임과 접촉하는 하면이 용접되어 상기 프레임과 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 적층체의 상부에 배치되는 천장 커버를 더 포함하고,
    상기 격벽은,
    상기 천장 커버과 접촉하는 상면이 용접되어 상기 천장 커버와 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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